两种不同的射野方式对乳腺癌调强计划剂量学的影响

2019-04-29徐细明

中国医学装备 2019年4期

邓威徐细明周静

乳腺癌是发生在乳腺腺上皮组织的恶性肿瘤，严重威胁着女性的健康，而放射治疗对于乳腺癌患者无论是术后根治还是作保乳放射治疗都能起到很好的作用，可抑制肿瘤细胞的生长，提高5年生存率[1]。目前，随着调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy，IMRT)技术的普及，对于肿瘤局部控制率的提高，周围正常组织的保护相比以往的楔形板三维适形治疗更加精准[2]。本研究旨在比较静态调强中两种不同的射野方式对于乳腺癌患者靶区的控制程度和危及器官(organ at risk，OAR)的损伤程度，从而找到更符合临床应用的射野方式，提高乳腺癌患者的放射治疗效果。

1 资料与方法

1.1 临床资料

随机选取2018年2-6月在黄陂人民医院接受放射治疗的20例乳腺癌患者，其中10例为左侧乳腺癌、10例为右侧乳腺癌患者，患者均为女性，年龄25～67岁，平均年龄(48±20)岁。

1.2 仪器设备

采用Lightspeed16排CT(美国GE公司)。

1.3 扫描方法

患者体位为仰卧位，患侧的手抱头，头向健侧偏向，使用头体碳纤维高分子定位板，头枕为B，下移并固定，在患者的引流管两端贴上铅点，患处贴上组织补偿膜，使用热塑模固定。根据激光灯在患者体表贴上铅点，并使用Lightspeed16排CT扫描，层厚均为5 mm，扫描范围锁骨上到肝下缘。

1.4 靶区及危及器官勾画

同一医生在医生工作站根据欧洲放射治疗和肿瘤学会(European Society for Radiotherapy and Oncology，ESTRO)发布的术后靶区勾画指南，利用Pinnacle9.8计划系统(荷兰Philips公司)在每层CT图像上勾画靶区和OAR，全乳腺定义为临床靶区靶体积(clinical target volume，CTV)，OAR主要为肺、脊髓及心脏。

1.5 处方剂量

CTV总剂量为50 Gy/25 f，单次剂量2 Gy，1次/d，5 d/周，所有静态调强计划均要求CTV≤107%处方剂量，最小剂量≥98%处方剂量。OAR脊髓最大剂量(Dsc)＜3300 Gy；接受5 Gy照射的肺体积占肺总体积(V5)＜55%，接受20 Gy照射的肺体积(V20)＜30%，接受30 Gy照射的肺体积(V30)＜20%；接受30 Gy照射的心脏体积(V30)＜25%，接受40 Gy照射的心脏体积(V40)＜15%。

1.6 计划制定

所有计划均由同一高资历物理师设计，同一物理师利用Pinnacle 9.8计划系统分别为每例患者设计两种不同的射野方式的静态调强计划，在同一个计划中制定两个方案(trails)，选用6 MV的X射线进行照射，采用直接机器参数优化(direct machine parameter optimization，DMPO)算法。

(1)计划方案。①垂直野计划：7个大射野，第1个射野和最后1个射野根据靶区的方向选择切线设置，可上下偏移10°，然后2个射野各自往内15°或者20°为间隔分布2个射野，最后1个射野分布于靶区切线的垂直线上；②均分野计划：7个大射野，第1个射野和最后1个射野根据靶区的方向选择切线设置，可上下偏移10°，与垂直野保持一致，然后中间5个射野，所有射野角度均分(如图1所示)。

图1 两种射野分布示意图

(2)剂量计算。放射治疗的剂量计算通过Pinnacle计划系统获得，使用迭代卷积的方法进行剂量计算，优化方式为DMPO，子野数量上限为29，最小子野跳数≤5 MU，最小子野面积≥5 cm2。

1.7 计划评估指标

(1)在同一个计划中，制定2个不同射野方式的trials，各计划完成后，分别对靶区每一层的CTV和OAR的剂量分布和剂量-体积直方图(dose-volume histogram，DVH)进行对比分析，对左肺右肺比较V5、V20及V30，对心脏比较V30和V40，对脊髓限量＜33 Gy以下并进行比较。

(2)比较靶区平均剂量(Dmean)，接受处方剂量(50 Gy)照射的靶区体积占靶区总体积的百分比值(V50)，计算并比较靶区覆盖度(D95：95%的靶体积所受到的剂量)。

(3)比较适形指数(conformity index，CI)，其计算为公式1：

式中VTR为参考等剂量线面所包含的靶区体积；VT为靶区体积；VR为参考等剂量线曲面所包绕的靶区体积；CI值范围是0～1，CI值越大，靶区适形度越好；HI值范围是0～1，该值越小，均匀性越好[3-6]。

(4)比较均匀性指数(homogeneity index，HI) 其计算为公式2：

式中D2指在DVH图上2%的靶区体积对应的剂量，可被认为是“最大剂量”；D98指在DVH图上98%的靶区体积对应的剂量，可被认为是“小剂量”；D50指在DVH图上50%的靶区体积对应的剂量；

1.8 统计学方法

采用SPSS 24.0软件对数据进行统计分析，对两种不同剂量算法结果的各项评价参数进行配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 垂直野与均分野方式CTV剂量比较

(1)两种射野方式都能实现＞95%的靶区的处方剂量覆盖，二者计划的CTV剂量分布曲线基本相似，如图2所示。

图2 两种不同射野方式DVH对比图

(2)左乳腺癌调强计划中垂直野方式较均分野方式D2减小了约50.41 cGy，平均剂量Dmean减小了约30.26 cGy，D95与D98相对略高，但相差不大，V50相差不大，以上指标均无显著差异。右乳腺癌调强计划中，垂直野方式D2较均分野方式降低了约38.42 cGy，平均剂量Dmean降低了约14.91 cGy，D95相对略低且D98相对略高，但相差不大，V50相差不大，以上指标均无显著差异(见表1)。

(3)在左侧和右侧乳腺癌中，均分野方式的适形度略优于垂直野方式，差异有统计学意义(t=-2.79，P＜0.05)；均匀性同样略优于垂直野方式，差异有统计学意义(t=-5.729，P＜0.05)。此外，所有计划中，不论是哪种射野方式，右乳腺癌的D2与Dmean均高于左乳腺癌，但相差不大。二者CTV剂量指标对比见表2。

2.2 垂直野与均分野方式OAR剂量比较

(1)右乳腺癌调强计划中，垂直野方式患侧肺平均剂量Dmean低于均分野方式14.7 cGy，患侧肺V5高于均分野方式1.4%，V20高于均分野方式0.2%，V30高于均分野方式0.2%，但均无显著差异(t=-4.72，P＞0.05)；健侧肺平均剂量低于均分野方式72.10 cGy，V5低于均分野方式3.4%，二者均有显著差异(t=1.23，P＜0.05)；心脏平均剂量低于均分野方式126.53 cGy，但无显著差异(t=-2.53，P＞0.05），V30低于均分野方式3%且有显著差异(t=0.32，P＜0.05)；脊髓平均剂量低于均分野方式325.94 cGy，且有显著差异(t=-2.661，P＜0.05)，见表3。

(2)左乳腺癌调强计划中，垂直野方式患侧肺平均剂量Dmean低于均分野方式18.45 cGy，患侧肺V5低于均分野方式1.4%，V20低于均分野方式0.4%，V30低于均分野方式0.8%，但均无显著差异(t=-4.12，P＞0.05)，见表4。

表1 两种射野方式CTV剂量指标比较

注：表中Dmean为平均剂量；D2为占比2%体积的剂量；D95为占比95%体积的剂量；D98为占比98%体积的剂量。

表2 两种射野方式评价参数比较

注：表中V50为剂量50 Gy以上的体积；CI为适形度；HI为均匀度。

表3 右乳腺癌两种射野方式OAR剂量指标对比

注：表中Dmean为平均剂量；Dmax为最高剂量；V5为5 Gy的剂量体积；V20为20 Gy的剂量体积；V30为30 Gy的剂量体积；V50为50Gy的剂量体积。

表4 左乳腺癌两种射野方式OAR剂量指标对比

注：表中Dmean为平均剂量；Dmax为最高剂量；V5为5 Gy的剂量体积；V20为20 Gy的剂量体积；V30为30 Gy的剂量体积；V50为50Gy的剂量体积。

(3)健侧肺平均剂量低于均分野方式121.03 cGy，V5低于均分野方式5.6%，二者均有显著差异(t=-2.09，P＜0.05)；心脏平均剂量高于均分野方式29.12 cGy，V30高于均分野方式2.4%，均无显著差异(t=-4.01，P＞0.05)；脊髓平均剂量低于均分野方式376.71 cGy，且有显著差异(t=-2.947，P＜0.05)。

2.3 垂直野与均分野方式机器跳数比较

右乳腺癌调强计划中垂直野方式机器跳数平均约高于均分野方式17.89 MU；左乳腺癌调强计划中垂直野方式机器跳数平均约低于均分野方式15.67 MU，其差异无统计学意义(t=2.537，t=-0.513；P＞0.05)，见表5。

表5 两种射野方式机器跳数指标对比(MU，

3 讨论

调强放射治疗是乳腺癌放射治疗的主要治疗方式，能有效提高靶区的剂量，降低OAR的受量[7]。靶区为5000cGY/95%的体积，主要评价参数为适形度和均匀度。均分野方式的适形度略优于垂直野方式，均匀性同样略优于垂直野方式，均分野方式相较于垂直野的方式在计划计算优化过程中，多叶光栅的子野优化更有利于实现降低高剂量区及热点，提高低剂量区及冷点。而垂直野的方式其两侧布野的范围较均分野方式狭窄，多叶光栅子野优化时，可调强的射野角度有一定局限，因此其相同体积剂量也较均分野方式要高。此两种治疗方式，均是在相同治疗野数的条件下比较。鲁旭尉等[5]的研究认为，乳腺癌三维适形照射技术优于常规切线照射技术，调强照射技术优于三维适形照射技术，不同的照射野的数目和方式对计划结果存在不同的影响。因此在应用调强照射技术时，设置相同的照射野和子野数，可以排除其因素对研究结果带来的可能影响。

乳腺癌调强放射治疗主要的OAR为：左右肺，心脏及脊髓[8]。放射性肺炎是乳腺癌放射治疗中最重要的并发症，其发生概率随着肺受照剂量与受照体积的增大而快速增大。放射性心脏损伤是另外一个重要并发症[9-10]。从放射生物效应来看，心脏中冠状动脉属于串行器官，心肌属于并行器官，因此降低平均剂量和最大剂量的照射体积，对降低晚期放射性心脏损伤的发生率有重要意义；脊髓属于串行器官，其受量均低于耐受剂量[11-13]。本研究两种计划设计方案均以达到5000cGY/95%的体积为前提进行比较，OAR受量评价阈值TD5/5(5年发生严重并发症的概率≤5%)与TD50/5(5年发生严重并发症的概率≤50%)[14]。在患侧的OAR及健侧OAR，垂直射野方式较均分野方式所受照射剂量低。垂直射野是基于经典的切线布业方式加上垂直补量射野改良而来，因为在射野照射区域内，正常的OAR所照射的体积较均分野方式要小，所以在计划优化设计后，其受量减低[15]。但是两种布野方式在调强计划设计时，其垂直射野间的角度差异性不明显，以及角度分布较密集，以致其对正常组织的保护作用差异性不明显。